Redigerer Sekundær ionemassespektrometri (avsnitt)

== Instrumentelt ==
[[Fil:SIMS instrument scheme 600x600.png|miniatyr|Skjematisk oversikt over et typisk dynamisk SIMS-instrument. ]]
Et sekundært ionemassespektrometer består av (1) en primær ionepistol som genererer den primære ionestrålen, (2) en primær ionkolonne, som akselererer og fokuserer strålen på prøven (og i noen enheter en mulighet til å skille det primære ionespeciet ved [[Wien-filter]] eller for å pulsere strålen), (3) prøvekammer med høyt vakuum som holder prøven og den sekundære ionekstraksjonslinsen, (4) en masseanalysator som skiller ionene i henhold til forholdet mellom masse og ladning, og (5) en detektor.

=== Vakuum ===
SIMS krever høyt vakuum med trykk under 10<sup>−4</sup> [[Pascal (enhet)|Pa]] (omtrent 10<sup>−6</sup> [[mbar]] eller [[torr]]). Dette er nødvendig for å sikre at sekundære ioner ikke kolliderer med bakgrunnsgasser på vei til detektoren (dvs. [[midlere fri veilengde]] til gassmolekyler i detektoren må være stor sammenlignet med størrelsen på instrumentet), og det begrenser også overflateforurensning ved [[adsorpsjon]] av bakgrunnsgasspartikler under måling.

=== Primær ionekilde ===
Tre typer [[Ionepistol|ionepistoler]] brukes. I en genereres ioner av gasselementer vanligvis med duoplasmatroner eller ved elektronionisering, for eksempel [[Edelgass|edelgasser]] ([[Argon|<sup>40</sup>Ar<sup>+</sup>]], [[Xenon|Xe<sup>+</sup>]]), [[oksygen]] (<sup>16</sup>O<sup>−</sup>, <sup>16</sup>O<sub>2</sub><sup>+</sup>, <sup>16</sup>O<sub>2</sub><sup>−</sup>), eller til og med ioniserte molekyler som SF<sub>5</sub><sup>+</sup> (generert fra SF<sub>6</sub>) eller C<sub>60</sub><sup>+</sup> ([[fulleren]]). Denne typen ionepistol er enkel å betjene og genererer grovfokusert, men høystrøm ionstråler. En annen kildetype, overflateioniseringskilden, genererer [[Cesium|<sup>133</sup>Cs<sup>+</sup>]] primære ioner.<ref>{{Kilde www|url=http://www.peabody-scientific.com/page14.html|tittel=Model 133 Cesium Source for SIMS|besøksdato=2021-03-11|verk=www.peabody-scientific.com|arkiv-dato=2021-05-12|arkiv-url=https://web.archive.org/web/20210512151446/http://peabody-scientific.com/page14.html|url-status=yes}}</ref> Cesiumatomer fordamper gjennom en porøs wolframplugg og ioniseres under fordampning. Avhengig av pistolens utforming kan du oppnå fin fokus eller høy strøm. En tredje kildetype, flytende metallionpistol (LMIG), fungerer med metaller eller metallegeringer, som er flytende ved romtemperatur eller litt over. Det flytende metallet dekker en wolframspiss og avgir ioner under påvirkning av et intenst [[elektrisk felt]]. Mens en galliumkilde er i stand til å operere med elementært [[gallium]], bruker nylig utviklede kilder for [[gull]], [[indium]] og [[vismut]] [[Legering|legeringer]] som senker smeltepunktene. LMIG gir en tett fokusert ionstråle (<50 nm) med moderat intensitet og er i tillegg i stand til å generere korte pulserte ionestråler. Det brukes derfor ofte i statiske SIMS-enheter.

Valget av henholdsvis ionespecie og ionepistol avhenger av den nødvendige strømmen (pulsert eller kontinuerlig), de nødvendige stråledimensjonene til den primære ionestrålen og av prøven som skal analyseres. Oksygens primære ioner brukes ofte til å undersøke elektropositive elementer på grunn av en økning i generasjons sannsynligheten for positive sekundære ioner, mens cesiums primære ioner ofte brukes når elektronegative elementer blir undersøkt. For kortpulserte ionestråler i statiske SIMS blir LMIG-er ofte distribuert for analyse; de kan kombineres med enten en oksygenpistol eller en cesiumpistol under elementær dybdeprofilering, eller med en C<sub>60</sub><sup>+</sup> eller gassklyngekilde under molekylær dybdeprofilering.

=== Masseanalysatorer ===
Avhengig av SIMS-typen er det tre grunnleggende analysatorer tilgjengelig: sektor, kvadruopol og flyvetid. Et [[Sektormassespektrometri|sektormassespektrometer]] bruker en kombinasjon av en elektrostatisk analysator og en magnetisk analysator for å skille de sekundære ionene med forholdet mellom masse og ladning. En [[Kvadrupol-massespektrometer|kvadrupol-masseanalysator]] skiller massene med resonans elektriske felt, som bare tillater de valgte massene å passere gjennom. [[Flyvetidsmassespektrometri|Flyvetidsmassespektrometer]] skiller ionene i en feltfri drivbane i henhold til hastigheten. Siden alle ioner har samme kinetiske energi, varierer hastigheten og derfor flyvetid etter massen. Det krever pulsert sekundær ionegenerering ved hjelp av enten en pulserende primærionpistol eller en pulsert sekundær ionekstraksjon. Det er den eneste analysetypen som kan oppdage alle genererte sekundære ioner samtidig, og er standardanalysatoren for statiske SIMS-instrumenter.

=== Detektorer ===
En [[Faraday-kopp]] måler ionestrømmen som treffer en metallkopp, og brukes noen ganger til sekundære ionesignaler med høy strøm. Med en [[elektronmultiplikator]] starter en innvirkning av et enkelt ion av en elektronkaskade, noe som resulterer i en puls på 108 elektroner som blir registrert direkte. En detektor for [[Mikrokanalplate detektor|mikrokanalplater]] ligner en elektronmultiplikator, med lavere forsterkningsfaktor, men med fordelen av sideløsning. Vanligvis er det kombinert med en [[Fluorescens|fluorescerende]] skjerm, og signalene blir spilt inn enten med et [[CCD|CCD-kamera]] eller med en fluorescensdetektor.